植物源农药银杏酚酸提取工艺研究

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张翠翠,于蓓蓓,闫雪生,王 芳,林慧彬*

(1.山东省中医药研究院,山东济南 250014;
2.山东中医药大学附属医院,山东济南 250013)

银杏(GinkgobilobaL.)俗称白果,为银杏科银杏属落叶乔木,是裸子植物中最古老的孑遗植物,被誉为“活化石”,是我国特有的药用植物,其药用成分主要包括黄酮类、内酯类、有机酚酸类等,目前银杏黄酮和内酯在临床上主要用于延缓衰老、改善血液循环、治疗心脑血管疾病、提高机体免疫力等方面[1-2]。长期以来,人们只重视银杏的医疗价值,含有对人体有强致敏和致突变作用[3-4]银杏酚酸的外种皮经常被作为有毒有害物质而脱除。随着研究的不断深入,研究人员发现银杏酚酸性化合物具有杀菌抑菌[5]、抗炎抗氧化[6]、抗肿瘤[7]、防治病虫害[8]的药理作用,尤其是在农业害虫防治方面具有广阔应用前景[9]。郑许松等[10]研究了银杏叶粗提物对桃蚜种群的影响,结果表明,银杏叶提取物对桃蚜有较强的拒食作用、胃毒毒杀作用和生长发育抑制作用。Jacboson[11]研究发现银杏叶和根的提取物对亚洲玉米螟有致死和拒食活性。邓业成等[12]测定了银杏叶及外种皮提取物对褐飞虱、桃蚜和菜粉蝶幼虫的触杀毒力,结果表明,它们对褐飞虱和桃蚜有很高的触杀活性,对菜粉蝶有一定的触杀活性。张素军等[13]研究银杏酚酸对甜瓜白粉病的防治作用,结果表明,10%银杏酚酸悬浮剂对甜瓜白粉病具有良好防效,防效优于80%多菌灵可湿性粉剂,且对甜瓜生长安全,是防治甜瓜白粉病较理想的生物药剂之一。因此,将其提取出来作为一种具有药效作用的物质应用于农业害虫防治是十分必要的。目前,银杏酚酸提取工艺有浸提法、超临界CO2萃取法、回流提取法和超声萃取法等方法[14-16],该研究将对银杏外种皮中银杏酚酸的提取方法进行优化,最终以二氯甲烷作为提取溶剂进行加热回流提取,提取效率较高,可行性较好,以期为银杏外种皮中银杏酚酸的提取提供一个较好的方法,更好地开发银杏的价值。

1.1 试验材料

1.1.1仪器。LC-350A超声波中药处理机(济宁市中区鲁超仪器厂);
旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);
HH-S4数显电子恒温水浴锅(江苏金坛市晶玻实验仪器厂);
DZF-6050型真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);
SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);
Sartorius BP211D电子天平(上海卓精电子科技有限公司);
Waters 600高效液相色谱仪(沃特世科技有限公司)。

1.1.2试剂。白果新酸(纯度≥98%,成都普思生物科技股份有限公司,批号PS000113);
总银杏酸A(纯度≥ 98%,成都普思生物科技股份有限公司,批号11594-201605);
总银杏酸 B(纯度≥ 98%,成都普思生物科技股份有限公司,批号111594-201605);
95%乙醇、石油醚和二氯甲烷为分析纯,水为屈臣氏饮用水,甲醇、冰乙酸为色谱纯。

1.1.3试材。银杏外种皮购于山东济南,经山东省中医药研究院中药资源室林慧彬研究员鉴定为银杏科植物银杏的外种皮。

1.2 试验方法

1.2.1样品的制备。将购买来且经过专家鉴定合格的银杏外种皮放在烘箱中,将烘箱温度调至70 ℃烘干,粉碎过60目筛,作为后续取样的样品。

1.2.2银杏外种皮中银杏酚酸的含量方法的建立。

1.2.2.1对照品溶液的配制。精密称取对照品2 mg置10 mL容量瓶中,用甲醇定容,经0.45 μm微孔滤膜过滤即得银杏酚酸对照品溶液。

1.2.2.2供试品溶液的配制。精密称取银杏粉0.2 g置100 mL 圆底烧瓶,加二氯甲烷50 mL,称定加入银杏粉和二氯甲烷的圆底烧瓶重量,70 ℃加热回流提取3 h,称重并补足失重,过滤取续滤液3 mL,用甲醇定容至10 mL容量瓶中,经0.45 μm 微孔滤膜过滤即得银杏酚酸供试品溶液。

1.2.2.3色谱条件。

lichrospher C18(5 μm,4.6 mm×250 mm)高效液相色谱柱;
流动相为甲醇-3%乙酸水(92∶8),流动相流速为1 mL/min,检测波长为310 nm,柱温为30 ℃。银杏酚酸混合物、白果新酸对照品及样品色谱图见图1。

图 1 对照品及样品色谱图

1.2.2.4线性关系考察。精密称取2 mg白果新酸置于10 mL容量瓶中,用甲醇定容,精密吸取0.1、0.3、0.5、1.0、1.5 mL分别置于2 mL容量瓶中,用甲醇定容,分别用0.45 μm微孔滤膜过滤,即得不同浓度的对照品溶液,以峰面积为纵坐标(Y)、白果新酸对照品浓度(mg/mL)为横坐标(X)进行线性回归,得回归方程为Y=86.828X-0.053 8(r=0.999 6),结果表明白果新酸在0.010 35~0.207 00 mg/mL具有良好的线性关系。

1.2.2.5精密度试验。精密吸取对照品溶液,在310 nm连续测定峰面积6次,记录峰面积。结果显示峰面积的RSD为0.6%,表明仪器精密度良好。

1.2.2.6稳定性试验。取同一供试品溶液,分别于制备后0、2、4、6、8、12、24 h进样,记录HPLC色谱图,结果发现银杏酚酸含量的RSD为1.22%,表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

1.2.2.7重复性试验。取银杏粉末6份,每份约0.2 g,精密称定重量,按照“1.2.2.2”方法制备供试品溶液,并按“1.2.2.3”色谱条件进样。结果发现银杏酚酸含量的RSD为1.94%,表明试验重复性良好。

1.2.2.8加样回收率试验。精密称取已知含量的银杏粉末6份,每份约0.1 g,加入白果新酸对照品,按照“1.2.2.2”方法制备供试品溶液,并按“1.2.2.3”色谱条件进样,使用高效液相色谱法进行含量测定[17],并计算回收率。从表1可以看出,平均回收率为97.83%,RSD为1.96%,表明该测定方法回收率良好。

表 1 加样回收率试验结果

1.2.3单因素试验。按“1.2.2.2”方法对提取工艺中各因素进行考察:①以提取时间1、2、3、4、5 h分别提取;
②以提取温度40、50、60、70、80 ℃分别提取;
③以料液比1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12(g∶mL)分别提取;
④以提取次数1、2、3、4、5次分别提取。

1.2.4正交试验优化提取工艺。由文献研究[18-21]和单因素试验结果可知各因素对银杏外种皮银杏酚酸提取的影响,采用L9(34)正交设计表,以银杏酚酸提取量为评价指标,对提取温度、提取时间、料液比、提取次数进行考察。

1.3 数据处理利用正交试验助手及Excel等数据处理软件对试验数据进行统计分析。

2.1 单因素试验从图2可以看出,随着提取时间的延长,提取效率有降低趋势,所以结合实际情况,选择提取时间1~3 h作为后续正交试验的因素水平。提取温度为60 ℃时提取效率最高,选择提取温度40~80 ℃作为后续正交试验的因素水平。料液比在1∶8之前提取效率略有降低趋势,1∶8之后提取效率大幅提升,所以结合实际情况,选择料液比1∶6~1∶10作为后续正交试验的因素水平。提取次数3次时提取效率最高,所以结合实际情况,选择提取次数1~3次作为后续正交试验的因素水平。

图2 单因素试验结果

2.2 正交试验从正交试验结果的极差分析(表2)可知,二氯甲烷提取银杏外种皮中银杏酚酸的主次影响因素为B>D>C>A,即提取温度>提取次数>料液比>提取时间。方差分析表明,提取温度对银杏酚酸提取量有显著影响,而提取时间对提取量几乎没影响,提取次数和料液比有影响。结合试验结果和生产成本,该试验可以得出最佳的提取工艺条件为A1B2C3D2,即提取时间为1 h,提取温度为60 ℃,料液比为1∶10,提取次数为2次。

表2 正交试验结果

2.3 工艺验证试验经过3次工艺验证,银杏酚酸含量的RSD为0.8%,表明在试验范围内正交试验优选的提取工艺稳定可行、重现性好。

该试验选用加热回流法提取银杏外种皮中银杏酚酸,利用HPLC测定其含量。通过单因素筛选主要影响因素,正交试验对提取的最佳工艺条件进行优化。确定银杏酚酸最佳提取工艺:提取溶剂为二氯甲烷,提取温度为60 ℃,料液比为1∶10,提取时间为1 h,提取次数为2次。经试验验证,该工艺稳定可行、重现性好、成本低,银杏酚酸提取量较高,为银杏外种皮中银杏酚酸的提取提供方法学依据。

银杏因其自身经过自然选择进化而来的高效防卫系统,很少受到昆虫和其他有害生物的侵害,而这种防卫作用与植物各器官或部位所具有的次生化学物质有着密切关系,经研究发现这一切均源于银杏的酚酸类成分。长期以来人们只重视银杏的医疗价值,含有大量有毒酚酸类成分的银杏外种皮在加工过程中经常被当作废物遗弃,既污染环境又浪费资源。将银杏外种皮中酚酸类成分提取出来,使其变废为宝,为植物源农药的开发奠定了良好基础,为银杏的综合开发利用提供参考。

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